Polarized jeung alam cahaya. polarized lampu kawas alam

Gelombang nu dua rupa. The perturbation vibrational longitudinal sajajar jeung arah maranéhanana rambatan. Hiji conto anu petikan sora dina hawa. Gelombang Transverse diwangun ku gangguan nu di hiji sudut 90 ° ka arah gerak. Contona, gelombang ngalirkeun horisontal ngaliwatan massa cai ngabalukarkeun vibrations nangtung dina pabeungeutannana.

Kapanggihna

Sajumlah épék optik misterius dititénan dina pertengahan abad XVII, geus dipedar, nalika lampu polarized jeung alam mimiti dianggap salaku fenomena gelombang sarta arah vibrations na anu kapanggih. Kahiji disebut efek polarisasi kapanggih ku dokter Denmark Erasmus Bartholin dina 1669. Ilmiah ditalungtik réfraksi ganda atawa birefringence di (formulir kristal tina kalsium karbonat) Islandia spar atanapi kalsium. Nalika lampu ngaliwatan hiji kristal kalsit splits dinya, ngahasilkeun dua gambar anu bergeser relatif ka unggal lianna.

Newton nyaho ngeunaan fenomena ieu sareng nunjukkeun yen corpuscles sugan lampu kudu asymmetry atawa "salah sided", anu bisa jadi cukang lantaran tina formasi dua gambar. Huygens, a kontemporer of Newton éta bisa ngajelaskeun téorina réfraksi ganda gelombang dasar, tapi anjeunna teu ngartos harti sabenerna pangaruh. Birefringence tetep misteri hiji dugi Thomas Young jeung fisikawan Perancis Augustin-Zhan Frenel henteu ngusulkeun yén gelombang cahaya nyaéta transverse. Hiji gagasan basajan geus diidinan ngajelaskeun naon polarized jeung alam cahaya. Ieu disadiakeun hiji kerangka alam na uncomplicated keur analisa épék polarisasi.

birefringence nu disababkeun ku gabungan dua polarizations ortogonal, nu masing-masing boga laju gelombang na. Kusabab beda dina speed tina dua komponen gaduh indéks réfraktif béda, sarta ku kituna maranéhanana béda refracted ngaliwatan bahan, ngahasilkeun dua gambar.

Polarized jeung alam lampu: téori Maxwell

Fresnel gancang maju modél komprehensif gelombang transverse, nu ngarah ka birefringence sarta sajumlah épék optik lianna. Opat puluh taun saterusna, éléktromagnétik téori Maxwell elegantly ngécéskeun sipat transverse cahaya.

gelombang éléktromagnétik Maxwell diwangun ku widang magnetik sarta listrik jejeg arah osilasi gerakan. Huma anu di hiji sudut 90 ° ka unggal lianna. Dina hal ieu arah rambatan sahiji widang magnetik sarta listrik ngabentuk sistem katuhu-dibikeun koordinat. Pikeun gelombang kalawan frékuénsi f jeung panjangna λ (aranjeunna pakaitna gumantungna λf = c) nu ngalir dina x arah positif, huma digambarkeun sacara matematis:

• E (x, t) = E ₀ cos (2 π x / λ - 2 π ft) y ^;
• B (x, t) = B ₀ cos (2 π x / λ - 2 π ft) z ^.

Persamaan némbongkeun yén widang listrik jeung magnét anu dina fase saling. Iraha wae dibikeun, aranjeunna sakaligus ngahontal nilai maksimum maranéhanana dina spasi sarua E ₀ jeung B _0. amplitudo kasebut henteu bebas. Persamaan Maxwell nembongkeun yen E ₀ = CB ₀ pikeun sakabéh gelombang éléktromagnétik dina vacuo.

arah polarisasi

Dina pedaran orientasi tina widang magnetik sarta listrik tina gelombang cahaya anu ilaharna ngan nunjukkeun arah médan listrik. Véktor médan magnét ditangtukeun ku sarat tina widang perpendicularity na perpendicularity maranéhna pikeun arah gerak. lampu Pengetahuan Alam tur linier polarized dicirikeun dina éta dina oscillate widang panungtungan dina arah dibereskeun sakumaha gerakan gelombang.

Aya nu nyebutkeun polarisasi mungkin lianna. Dina kasus vektor sirkular dina widang magnetik sarta listrik anu relatif diputer ka arah rambatan dina amplitudo konstan. lampu Elliptically polarized aya dina hiji posisi panengah antara liniér sarta polarizations sirkular.

lampu unpolarized

Atom dina beungeut a filamén dipanaskeun, nu ngahasilkeun radiasi éléktromagnétik, nu, sacara mandiri unggal lianna. Unggal radiasi bisa ngadeukeutan dimodelkeun salaku karéta di durasi pondok 10 ^-9 nepi ka 10 ^-8 detik. gelombang éléktromagnétik ti filamén nu, nyaéta superposition tina karéta ieu, nu masing-masing boga arah polarisasi sorangan. Jumlah berorientasi acak kareta bentuk véktor polarisasi gelombang nu beda-beda gancang sarta erratically. gelombang saperti disebut unpolarized. Kabéh sumber alam cahaya, kaasup Panonpoé, lampu Pijer, lampu fluoresensi jeung seuneu, ngahasilkeun radiasi misalna. Sanajan kitu, lampu alam anu mindeng sawaréh polarized alatan sababaraha scattering jeung réfléksi.

Ku kituna, bédana tina lampu polarized alam diwangun dina kanyataan yén dina osilasi kahiji lumangsung dina pesawat a.

Sumber radiasi polarized

lampu Polarized bisa dihasilkeun nalika orientasi spasial ditangtukeun. Hiji conto nyaéta radiasi synchrotron, nu luhur-énergi muatan partikel pindah dina médan magnét sarta emit gelombang elektromagnetik polarized. Aya loba sumber astronomi well-dipikawanoh yen emit lampu alami polarized. Ieu kaasup nebulae, sésa supernova, sarta inti galactic aktif. polarisasi radiasi kosmik ieu diulik dina urutan nangtukeun sipat sumber na.

Polaroid filter

lampu Polarized sarta alam anu dipisahkeun ku ngaliwatan sababaraha bahan, nu paling ilahar nyaéta Polaroid, dijieun ku fisikawan Amérika Edwin Land. filter diwangun ku ranté panjang molekul hidrokarbon berorientasi dina hiji arah ku prosés perlakuan panas. Molekul ka selektif nyerep radiasi, médan listrik anu sajajar jeung orientasi maranéhanana. Lampu ninggalkeun polarizer kasebut polarized linier. médan listrik na jejeg arah orientasi molekul. Polaroid geus kapanggih aplikasi dina loba widang, kaasup kacamata na saringan anu ngurangan éfék tina lampu reflected sarta sumebar.

Pengetahuan Alam jeung polarized lampu: hukum Malus

Dina 1808, fisikawan Etienne Louis Malus kapanggih yén lampu reflected ti surfaces non-logam, sabagean polarized. Extent éfék ieu gumantung kana sudut incidence jeung indéks réfraktif tina bahan reflective. Dina salah sahiji kasus ekstrim nalika tangent tina sudut incidence dina hawa sarua jeung indéks réfraktif tina bahan reflective, lampu reflected janten polarized lengkep linier. fenomena kieu katelah hukum Brewster urang (dingaranan pamanggihna, nu fisikawan Skotlandia David Brewster). Arah polarisasi sajajar ka beungeut reflecting. Kusabab sorotan fluoresensi biasana lumangsung sanggeus cerminan ti surfaces horizontal kayaning jalan jeung saringan cai anu ilahar dipaké dina kacamata tetep lampu horisontal polarized sahingga selektif nyabut reflections cahaya.

Rayleigh scattering

Lampu scattering ku objék pisan leutik anu dimensi anu leuwih leutik ti panjang gelombang éta (nu disebut Rayleigh scattering sanggeus élmuwan Inggris Gusti Rayleigh), oge nyieun hiji polarisasi parsial. Nalika cahya panonpoé pas liwat atmosfer bumi, mangka dispersed ku molekul hawa. Bumi jeung ngahontal sumebar lampu alam polarized. Darajat polarisasi anu gumantung scattering sudut. Kusabab lalaki teu ngabedakeun antara lampu alam na polarized, pangaruh ieu biasana mana unnoticed. Tapi, panon loba serangga ngawanoh eta, sarta aranjeunna nganggo polarisasi relatif radiasi sumebar salaku alat panunjuk arah. kaméra filter normal anu digunakeun pikeun ngurangan radiasi tukang dina cahya panonpoé caang, nyaéta polarizer linier basajan, nu misahkeun lampu polarized sarta Rayleigh alam.

bahan anisotropic

épék polarisasi anu dititénan dina bahan optik anisotropic (nu indéks réfraktif variasina kalawan arah polarisasi), kayaning kristal birefringent, sababaraha struktur biologis jeung bahan aktif optis. aplikasi téhnologis kaasup mikroskop polarizing, mintonkeun kristal cair jeung instrumen optik dipaké pikeun panalungtikan bahan.